相控阵雷达数字波束形成的实现

数字波束形成系统是现代雷达一个重要的组成部分.相控阵天线通过它可以实现自适应波束、低旁瓣波束,并通过对移相器、衰减器的控制实现波束扫描.本文介绍的数字波束形成系统充分利用现有的硬件技术,实现了雷达在多种工作模式下的波束实现及控制要求.     

基于遗传算法的均匀子阵数字多波束形成研究

现代雷达系统一般采用子阵的形式减少通道数,均匀划分的子阵有利于减小微波网络的实现难度,但形成多波束时会出现栅瓣。为此提出一种基于遗传算法搜索权值,包括阵元权和通道权形成多波束,以降低栅瓣,改善多波束性能。仿真实验表明,该方法是有效可行的。     

雷达电子战系统的宽带数字波束形成实时实现

雷达电子战信号系统中宽带数字波束形成算法在工程中难以实时实现。要满足算法实时性要求主要面临两个瓶颈:其一是长点FFT运算量较大,难以实时实现;其二是多波束电子扫描时运算模块间实时数据传输量过大,难以保证实时传输。提出了一种应用在基于RapidIO总线信号处理平台的宽带数字波束形成的实时实现方案。该方案采用了FFT的二维分解算法,利用分模块流水线方法实现了长点FFT实时运算。采用分频段宽带数字波束形成算法,有效减少了多波束电子扫描时运算模块间实时数据传输量。该方案应用在基于RapidIO总线的数字信号处理平台的实时性能分析和算法仿真结果验证了该方案的可行性。该方案在雷达电子战系统应用中具有一定的理论研究意义和工程应用前景。     

高精度波束形成的相控阵超声系统研究

为深入研究管道环焊缝缺陷特性,需要相控阵检测系统提供完全控制激励信号参数和获得接收回波信号的特性,针对该问题设计了32个模拟通道,可接入128个阵元,数字化频率达到125 Msample/s的相控阵超声检测系统.采用流水线式延时实现小数倍延时,脉冲发射延时精度为2.5 ns;使用Master-Slave结构的管理方式,在硬件上合理分配资源,对回波数据进行线性插值,同时根据脉冲的延时方案对各通道的插值数据进行存储,实现高精度数字波束形成.使用Hilbert变换提取形成波束在FIR滤波器滤波前后的包络,得到滤波后信噪比提高了9.4 dB.对标准试块进行缺陷检测实验,实验表明在深度上缺陷定位的相对误差为1.7%,相对于现有系统检测精度提高了接近2倍.     

VHF有源相控阵雷达数字收发单元设计实现

介绍了一种VHF有源相控阵雷达收发组件中的数字收发单元。采用分布式高速D/A和A/D分别实现为每个天线单元产生独立射频发射信号和采集每个天线单元接收的回波,使每个单元发射的波形和采集到的回波信号能单独处理。所有数字单元通过嵌入式以太网接口连接到主控计算机。该数字单元在雷达信号处理方面具有灵活性强\,高性能、可扩展和低成本的特点。     

基于OpenCL的数字相控阵雷达干扰模拟

针对现代战争复杂电磁环境以及数字相控阵雷达干扰信号生成数据量大、多波束等难点,利用图形处理器（GPU）带宽高,运算能力强的特点,使用OpenCL异构编程框架实现数据级并行策略,设计了基于OpenCL的五种典型数字干扰并行算法。算法根据GPU的读写机制进行优化设计,充分发掘了现有GPU的并行计算能力。实验结果表明：基于GPU的数据并行计算程序与中央处理器（CPU）平台相比较,加速比最大可达3.25,提高了相关雷达回波模拟设备的速度,基本满足数字相控阵雷达信号处理的实时性要求。     

空间谱估计和数字波束形成的RFID信号辨识

针对超高频和微波段射频识别系统(RFID)信号在噪声干扰和多标签环境下难以辨识的问题,提出一种新的RFID信号辨识方法。以均匀直线阵为基础,采用空间谱估计算法正确估计出波达方向(DOA),再根据信号波达方向通过数字波束形成技术产生自适应定向波束来辨识信号。仿真分析表明,该方法具有较低的信噪比门限和较高的信号辨识和防碰撞性能。     

基于PXI总线的相控阵雷达波束控制器测试系统

介绍了一种利用LabVIEW编程,基于PXI总线技术的某型相控阵雷达波束控制器的自动化测试系统。该系统采用了通用化、模块化的系统设计原则,并应用基于LabVIEW的图形化编程语言实现,设计开发了相控阵雷达波束控制器自动化测试设备,满足了大型相控阵雷达波控阵列信号测试要求。     

基于FPGA的相控阵天线波束控制算法优化研究

目前FPGA是开发波束控制系统的首选控制芯片,但FPGA在计算浮点数据时存在耗时长并且资源占用大的问题,对波束控制算法的实现存在一定限制.基于此提出一种查表与FPGA计算相结合的优化型波束控制算法,以8×8矩形相控阵天线为控制对象,详细介绍了该优化型算法以及FPGA算法模块的逻辑设计,优化型算法降低FPGA资源占用率,...     

数字子阵级MIMO雷达设计方法

设计并实现了一种集中式数字子阵级MIMO雷达实验系统,该系统在子阵间实现正交二相相位编码信号发射,接收端实现了子阵级发射数字多波束合成与接收数字多波束合成,有效完成了对民航飞机的观测。子阵多波束与子阵正交波形发射成倍简化了系统设计复杂度,具有良好的工程应用价值,使得MIMO雷达功能可作为数字相控阵雷达的典型工作模式在数字阵中推广应用。     

时域和频域宽带数字波束形成方法研究

为了进一步体现数字波束形成系统的优越性,讨论了宽带数字波束形成(DBF)系统,包括时域波束形成和频域波束形成2种方法,通过设计实例,给出了2种方法的性能比较。理论分析与仿真结果表明:时域方法降低了数据存储量及计算复杂度,而频域方法更具备通用性,适用于并行多波束系统。     

米波段DBF体制雷达数字接收机的实现

结合了一种米波段DBF体制雷达的研制,提出一种基于CPCI总线的数字接收机。它由多块单板完成10通道数字接收的标准6U板卡、SCSI磁盘阵列、内定时控制板和互连的二次底板构成,具有集成度高、模块化强、动态范围大等优点,已实际应用于雷达的外场联试。由于其通用性,经过软件的升级、移植,也可广泛应用于通讯、声纳、医疗设备等领域。     

利用天基雷达观测低地轨道上的危险空间碎片

针对空间碎片观测中尚未得到确切观测数据的危险碎片的观测需求, 对天基雷达观测的要求和关键技术开展研究, 针对低地轨道上5～ 70 mm 的危险碎片的普查任务提出了适合小卫星搭载的35 GHz 毫米波雷达, 并进行了雷达系统设计。     

MIMO系统中基于微时隙波束选择的机会波束形成性能仿真

文章研究了可以获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路多用户分集增益和复用增益的机会波束形成（OBF）技术,并将其扩展到接收端多天线的情况下,发射端采用基于微时隙的波束选择技术进一步提高系统容量。每个微时隙基站利用随机产生的酉矩阵将M个数据子流承载在M个随机波束上进行发送,根据每个用户的反馈信干噪比机会地决定接收用户。最后系统选择使其容量最大的正交酉矩阵发送数据,并用注水算法进行功率分配进一步提高系统吞吐量。文中提出方法的优点在于,在接收端多天线的情况下系统通过波束选择技术进一步提高系统吞吐量。     

智能天线波束形成的分析与仿真

波束形成是智能天线的关键技术之一。在介绍智能天线结构模型基础上,对其基本原理进行研究,分析了波束形成技术,并对波束方向图进行了仿真及比较。     

波束形成算法研究与改进

近年来,智能天线在抗干扰方面应用广泛,多种不同的自适应波束成形算法被相继提出。首先讨论了LMS、GSC、MMSE三种波束形成算法的性能,对于均匀线性阵列天线,在相同条件的情况下,通过计算机仿真比较了三种算法的特点。最后提出了对MMSE算法的改进,通过对单个天线逐个权值的调整,使阵列输出信号与参考信号差异最小,减少计算复杂度,自适应地产生最优权值,实现了很好的抗干扰效果。     

自适应波束形成系统单脉冲测角新方法研究

研究相控阵雷达系统控制问题,由于雷达工作环境日益复杂和恶化,常规的单脉冲测角方法不具备干扰背景下精确测角能力.针对相控阵雷达自适应数宁波束形成系统,根据单脉冲测角技术,实现了在干扰背景下对单脉冲精确测角.为提高自适应抗干扰能力,提出通过二次自适应干扰对消计算,提高二个接收波束通道信号的信号干扰噪声比,用数字和差比幅实现单脉冲测角.可以自适应抑制有源干扰,提高信号干扰噪声比从而提高测角精度,测角误差达到1mrad以内,满足雷达测角精度要求.仿真结果表明,方法具有抗干扰能力强、测角精度高的优点,为相控阵雷达在干扰背景中测角提供了一种新的解决途径.     

基于数字波束形成技术的二次雷达系统

随着计算机、集成电路技术、高速信号传输技术的进步,数字波束形成技术开始应用于相控阵雷达。提出了数字阵二次雷达是基于数字T/R组件、高速信号传输、数字信号处理等构成的系统,可以实现瞬时多波束及实时自适应处理,具有目标跟踪、远作用距离、快速识别目标以及同时完成目标搜索、识别、捕获和跟踪等功能。     

数字多波束形成在SHARC处理器上的实现

波束形成是声纳信号处理系统中的核心部分——通过空间滤波取得空间增益的处理方法。数字多波束形成的算法具有Ｉ／Ｏ数据率高、计算量大的特点,在普通处理器上难以实现。文中介绍了一种采用高性能ＤＳＰ处理器ＳＨＡＲＣ实现实时数字多波束形成的处理方案,着重于其中的并行处理。